Что такое импульсные источники питания. Как они работают. В чем их преимущества перед линейными блоками питания. Какие основные компоненты входят в состав импульсного источника питания. Как осуществляется регулировка выходного напряжения в SMPS.
Принцип работы импульсных источников питания
Импульсные источники питания (SMPS — Switched Mode Power Supply) работают по принципу высокочастотного преобразования напряжения. Основные этапы работы SMPS:
- Входное переменное напряжение выпрямляется и сглаживается.
- Полученное постоянное напряжение преобразуется в высокочастотные импульсы (десятки-сотни кГц).
- Импульсы подаются на трансформатор для гальванической развязки.
- Выходное напряжение трансформатора выпрямляется и фильтруется.
- Система обратной связи регулирует параметры импульсов для стабилизации выхода.
За счет высокой частоты преобразования удается значительно уменьшить габариты трансформатора и фильтров по сравнению с линейными источниками.
Преимущества импульсных источников питания
Основные преимущества SMPS по сравнению с линейными блоками питания:
- Высокий КПД (до 90-95%)
- Малые габариты и вес
- Возможность получения нескольких выходных напряжений
- Широкий диапазон входных напряжений
- Хорошая стабилизация выходного напряжения
Эти преимущества делают импульсные источники питания оптимальным выбором для большинства современных электронных устройств.
Основные компоненты импульсного источника питания
В состав типичного SMPS входят следующие основные функциональные блоки:
- Входной выпрямитель и фильтр
- Высокочастотный генератор
- Силовые ключи (транзисторы)
- Высокочастотный трансформатор
- Выходной выпрямитель и фильтр
- Схема обратной связи и управления
Ключевую роль играет микросхема ШИМ-контроллера, которая управляет силовыми ключами и обеспечивает стабилизацию выхода.
Регулировка выходного напряжения в SMPS
Стабилизация и регулировка выходного напряжения в импульсных источниках питания осуществляется методом широтно-импульсной модуляции (ШИМ). Принцип работы:
- С выхода снимается сигнал обратной связи
- Он сравнивается с опорным напряжением
- На основе разницы изменяется длительность импульсов управления силовыми ключами
- Это приводит к изменению энергии, передаваемой через трансформатор
- В результате стабилизируется выходное напряжение
Такой метод позволяет эффективно регулировать выход в широком диапазоне входных напряжений и нагрузок.
Области применения импульсных источников питания
Благодаря своим преимуществам, SMPS нашли широкое применение в различных областях:
- Компьютеры и серверы
- Бытовая электроника
- Промышленное оборудование
- Телекоммуникационные системы
- Зарядные устройства
Практически любое современное электронное устройство, требующее стабилизированного питания, использует импульсный источник питания той или иной топологии.
Недостатки импульсных источников питания
Несмотря на множество достоинств, SMPS имеют и некоторые недостатки:
- Более сложная схемотехника
- Высокий уровень электромагнитных помех
- Проблемы с электромагнитной совместимостью
- Меньшая надежность из-за большего числа компонентов
- Более высокая стоимость при малых мощностях
Однако в большинстве применений преимущества SMPS перевешивают эти недостатки, особенно при средних и высоких мощностях.
Основные топологии импульсных преобразователей
Существует несколько базовых схем построения импульсных преобразователей:
- Обратноходовой (Flyback) — простая схема для мощностей до 150 Вт
- Прямоходовой (Forward) — эффективен при мощностях 150-500 Вт
- Полумостовой — применяется в диапазоне 200-400 Вт
- Мостовой — используется для мощностей более 300-500 Вт
- Резонансный — обеспечивает высокий КПД при больших мощностях
Выбор конкретной топологии зависит от требуемой мощности, КПД, габаритов и других параметров разрабатываемого устройства.
Заключение
Импульсные источники питания стали неотъемлемой частью современной электроники благодаря высокой эффективности, малым габаритам и хорошим характеристикам. Несмотря на более сложную схемотехнику, преимущества SMPS делают их оптимальным выбором для большинства применений, особенно при средних и высоких мощностях. Развитие силовой электроники и микроэлектроники позволяет постоянно улучшать характеристики импульсных преобразователей, расширяя сферы их применения.
| 1 | Источники питания импульсные | 18511 | 26.04.2002 | |
| 2 | Источники питания параметрические | 6386 | 26.04.2002 | |
| 3 | Преобразователи | 9093 | 26.04.2002 | |
| 4 | Регуляторы | 5928 | 26.04.2002 | |
| 5 | Теория построения и расчеты | 7278 | 26.04.2002 | |
| 6 | AIWA VX-T2020. Принципиальная схема | 99 | 7125 | 12.03.2001 |
| 7 | AKAI CT-1407, CT-2005E, CT-1407D. Принципиальная схема | 60 | 15130 | 12.03.2001 |
| 8 | Astron SS-30 Scheme | 320 | 4677 | 31.03.2008 |
| 9 | ATEC TV 1402MK9. Принципиальная схема | 86 | 4453 | 12.03.2001 |
| 10 | DAEWOO DTG2596TK, DTG2597TK, DTG97TK. Принципиальная схема | 50 | 4693 | 12.03.2001 |
| 11 | DC-DC преобразователь на микросхеме DPA | 28956 | 06.11.2006 | |
| 12 | Diamond GSV-3000 схема | 109 | 2336 | 14.11.2014 |
| 13 | ELEKTA CRT-20T. Принципиальная схема | 94 | 4982 | 12.03.2001 |
| 14 | FSP OSP550-80GLN Active PFC | 3274 | 4535 | 22.12.2011 |
| 15 | FUNAI 2000 MK7/TV-2008GL. Принципиальная схема | 93 | 7162 | 12.03.2001 |
| 16 | FUNAI TV-2000A MK8. Принципиальная схема | 92 | 20367 | 12.03.2001 |
| 17 | FUNAI TV-2003/TV-20MS. Принципиальная схема | 92 | 4344 | 12.03.2001 |
| 18 | FUNAI VIP5000. Принципиальная схема | 90 | 5033 | 12.03.2001 |
| 19 | GOLDSTAR CF-1480V, 20A80V, 21A80V. Принципиальная схема | 61 | 5229 | 12.03.2001 |
| 20 | GOLDSTAR PC-04. Принципиальная схема | 35 | 4354 | 12.03.2001 |
| 21 | GOLDSTAR PC-0X8. Принципиальная схема | 95 | 4091 | 12.03.2001 |
| 22 | GOLDSTAR PC-12. Принципиальная схема | 46 | 4295 | 12.03.2001 |
| 23 | GRUNDIG CUC-4400. Принципиальная схема | 42 | 4579 | 12.03.2001 |
| 24 | GZV-2500 Схема | 140 | 4928 | 15.08.2007 |
| 25 | GZV-4000 Схема | 107 | 4610 | 15.08.2007 |
| 26 | GZV-4000 Схема | 198 | 4153 | 15.08.2007 |
| 27 | HAPPI. Принципиальная схема | 84 | 2658 | 12.03.2001 |
| 28 | HITACHI CMT 2141/CMT 1450. Принципиальная схема | 65 | 3699 | 12.03.2001 |
| 29 | HITACHI CMT-2598, 2998. Принципиальная схема | 47 | 2434 | 12.03.2001 |
| 30 | JVC 14 592-3911501-05. Принципиальная схема | 68 | 2502 | 12.03.2001 |
| 31 | MFJ-4125 источник питания | 1239 | 616 | 11.07.2016 |
| 32 | MITSUBISHI ELECTRIC_CT-2125EET, CT-2525EET. Принципиальная схема | 89 | 1932 | 12.03.2001 |
| 33 | NEC FS-1530SK/1530SU. Принципиальная схема | 80 | 2050 | 12.03.2001 |
| 34 | NOKIA 7142EE. Принципиальная схема | 49 | 2151 | 12.03.2001 |
| 35 | NOKIA 7164EE. Принципиальная схема | 68 | 1978 | 12.03.2001 |
| 36 | NOKIA. Принципиальная схема | 68 | 2513 | 12.03.2001 |
| 37 | NORMENDE. Принципиальная схема | 98 | 1427 | 12.03.2001 |
| 38 | ORION 20AH. Принципиальная схема | 85 | 1798 | 12.03.2001 |
| 39 | ORION 4800. Принципиальная схема | 65 | 1766 | 12.03.2001 |
| 40 | PANASONIC NV-J35. Принципиальная схема | 83 | 1952 | 12.03.2001 |
| 41 | PHILIPS 14GX, 20GX, 21GX. Принципиальная схема | 92 | 3234 | 12.03.2001 |
| 42 | PS-304 схема | 231 | 1452 | 14.11.2014 |
| 43 | RECOR 4002/4021. Принципиальная схема | 96 | 2990 | 12.03.2001 |
| 44 | SABA. Принципиальная схема | 72 | 1800 | 12.03.2001 |
| 45 | SAMSUNG CK-3351A. Принципиальная схема | 64 | 3928 | 12.03.2001 |
| 46 | SAMSUNG PC04A. Принципиальная схема | 43 | 1931 | 12.03.2001 |
| 47 | SANYO CEM-2511 VSU-00. Принципиальная схема | 47 | 2602 | 12.03.2001 |
| 48 | SANYO CEM2130 PX-20. Принципиальная схема | 74 | 1751 | 12.03.2001 |
| 49 | SANYO CEM2130, 3011, 1454 PV-20. Принципиальная схема | 48 | 1885 | 12.03.2001 |
| 50 | SANYO CMM3024, CMM3024A. Принципиальная схема | 85 | 1366 | 12.03.2001 |
| 51 | SANYO CMX3310C-05. Принципиальная схема | 91 | 1550 | 12.03.2001 |
| 52 | SHARP 20B-SC. Принципиальная схема | 95 | 2853 | 12.03.2001 |
| 53 | SHARP 21B-N21. Принципиальная схема | 99 | 2172 | 12.03.2001 |
| 54 | SHARP 29N212-E3. Принципиальная схема | 88 | 1398 | 12.03.2001 |
| 55 | SHARP CV-2131CK1. Принципиальная схема | 78 | 3627 | 12.03.2001 |
| 56 | SHARP SV-2142S. Принципиальная схема | 87 | 4339 | 12.03.2001 |
| 57 | SHARP SV-2152U. Принципиальная схема | 80 | 1805 | 12.03.2001 |
| 58 | SONY KV-1485, 1487, 2167, 2187, 21DK2. Принципиальная схема | 79 | 3313 | 12.03.2001 |
| 59 | SONY KV-2584, 2965MT. Принципиальная схема | 69 | 2283 | 12.03.2001 |
| 60 | SONY KV-M 1400. Принципиальная схема | 80 | 2293 | 12.03.2001 |
| 61 | SONY KV-X2931K/RM-816. Принципиальная схема | 98 | 2052 | 12.03.2001 |
| 62 | SONY KV2182 M9. Принципиальная схема | 57 | 1988 | 12.03.2001 |
| 63 | SONY2541D. Принципиальная схема | 37 | 1425 | 12.03.2001 |
| 64 | SUPRA STV 2910MS. Принципиальная схема | 94 | 1935 | 12.03.2001 |
| 65 | SUPRA STV-2924MS. Принципиальная схема | 81 | 2181 | 12.03.2001 |
| 66 | TEC 5181. Принципиальная схема | 38 | 1516 | 12.03.2001 |
| 67 | TENSAI P-58SC, RM109. Принципиальная схема | 40 | 1459 | 12.03.2001 |
| 68 | THOMSON TX-90. Принципиальная схема | 83 | 2190 | 12.03.2001 |
| 69 | THOMSON TX-91. Принципиальная схема | 89 | 2323 | 12.03.2001 |
| 70 | TOSHIBA 285 D8D. Принципиальная схема | 42 | 1866 | 12.03.2001 |
| 71 | TOSHIBA. Принципиальная схема | 83 | 2468 | 12.03.2001 |
| 72 | WALTHAM TS 3350. Принципиальная схема | 55 | 3026 | 12.03.2001 |
| 73 | WALTHAM TS3341. Принципиальная схема | 42 | 1773 | 12.03.2001 |
| 74 | Адаптер питания для систем стандарта PoE. | 7235 | 06.11.2006 | |
| 75 | Бестрансформаторный блок питания, В. Карлащук, С. Карлащук | 5257 | 17.09.2001 | |
| 76 | Блок питания 13,8В 25А | 43 | 5303 | 29.10.2007 |
| 77 | Двухканальный источник питания мощностью 20W для высокотемпературных применений. | 3603 | 06.11.2006 | |
| 78 | Двухканальный неизолированный промышленный источник питания на микросхеме TNY266P. | 4669 | 06.11.2006 | |
| 79 | Зарядно-питающее устройство для портативной аудио / mp3 аппаратуры. | 2378 | 06.11.2006 | |
| 80 | Зарядное устройство 2W на базе микросхемы серии LinkSwitch-LP. | 2559 | 06.11.2006 | |
| 81 | Зарядное устройство для мобильного телефона на микросхеме LNK520P. | 35093 | 06.11.2006 | |
| 82 | Импульсный блок питания для лампового усилителя | 15266 | 03.02.2003 | |
| 83 | Импульсный блок питания из сгоревшей энергосберегающей лампочки | 4433 | 30.07.2015 | |
| 84 | Импульсный блок питания с регулятором напряжения 1….32 V мощностью 200ватт | 13971 | 28.05.2001 | |
| 85 | Импульсный БП мощного УМЗЧ | 28 | 5788 | 14.11.2000 |
| 86 | Импульсный источник питания 12W на микросхеме TNY278P (TinySwitch-III). | 7160 | 06.11.2006 | |
| 87 | Импульсный источник питания 20 Bт | 5317 | 15.10.2002 | |
| 88 | Импульсный источник питания 5V 5A | 5428 | 15.10.2002 | |
| 89 | Импульсный источник питания ATX | 15653 | 08.10.2002 | |
| 90 | Импульсный источник питания мощностью 32W/81W(пиковая) на микросхеме PKS606 от Power Integrations. | 3550 | 06.11.2006 | |
| 91 | Импульсный источник питания на микросхеме LNK562P мощностью 1.6 W с напряжением пробоя 10 kV. | 3849 | 06.11.2006 | |
| 92 | Импульсный источник питания УМЗЧ | 5607 | 14.10.2002 | |
| 93 | Импульсный маломощный источник питания 5V 0.5A | 4155 | 15.10.2002 | |
| 94 | Использование блоков питания старых ПК для питания трансиверов | 5660 | 12.12.2010 | |
| 95 | Источник питания 14В 12А (завод «Фотон», Ташкент) | 1321 | 884 | 11.07.2016 |
| 96 | Источник питания для УНЧ на TOPSwitch | 5211 | 06.11.2006 | |
| 97 | Источники питания конструктива ATX для компьютеров | 55971 | 01.08.2006 | |
| 98 | Источники питания стандарта ATX (250-450 Вт) | 4038 | 03.11.2009 | |
| 99 | Компьютерный блок питания в качестве источника напряжения для современных импортных трансиверов | 13901 | 27.08.2003 | |
| 100 | Компьютерный источник питания на микросхемах TOP249Y и TNY266P компании Power Integrations. | 7786 | 06.11.2006 | |
| 101 | Компьютерный источник питания на микросхемах TOP249Y и TNY266P компании Power Integrations. | 5631 | 06.11.2006 | |
| 102 | КОМПЬЮТЕРНЫЙ. Принципиальная схема | 33 | 7428 | 12.03.2001 |
| 103 | Критерии надежности источника питания на микросхемах Power Integrations. | 2060 | 06.11.2006 | |
| 104 | КРП-501. Принципиальная схема | 50 | 2817 | 12.03.2001 |
| 105 | КРП-525. Принципиальная схема | 72 | 2116 | 12.03.2001 |
| 106 | Мощный DC-DC преобразователь на микросхеме DPA | 9600 | 06.11.2006 | |
| 107 | МП-405. Принципиальная схема | 61 | 5011 | 12.03.2001 |
| 108 | МП-407-2. Принципиальная схема | 44 | 3590 | 12.03.2001 |
| 109 | МП-41. Принципиальная схема | 66 | 2973 | 12.03.2001 |
| 110 | МП-420-2. Принципиальная схема | 46 | 2164 | 12.03.2001 |
| 111 | МП-44. Принципиальная схема | 39 | 1998 | 12.03.2001 |
| 112 | Мультиклассовый Power-over-Ethernet источник питания 6.6W на микросхеме DPA423G (отладочный набор DA | 1882 | 06.11.2006 | |
| 113 | Недорогой вариант импульсного источника питания для электросчетчика. | 7413 | 06.11.2006 | |
| 114 | Неизолированные повышающие преобразователи мощностью 20W и 30W с постоянным выходным током на микрос | 1658 | 06.11.2006 | |
| 115 | Неизолированный BUCK-BOOST преобразователь 0,5Вт на микросхеме LNK302P | 3169 | 06.11.2006 | |
| 116 | Переделка блока питания для ПК POWER MAN IW-P350 в блок питания для трансивера 13,8V 22А | 39384 | 04.01.2006 | |
| 117 | Переделка источника питания ATX в AT | 6192 | 07.03.2006 | |
| 118 | Преобразователь 12/220В TESLA ПН-22300 | 734 | 1212 | 06.10.2015 |
| 119 | Преобразователь напряжения c низкой выходной частотой на феррите | 172 | 1310 | 29.04.2013 |
| 120 | Простое зарядное устройство для сотового телефона. | 32796 | 06.11.2006 | |
| 121 | Простой и высокоэффективный промышленный источник питания на микросхеме LNK520P. | 46350 | 06.11.2006 | |
| 122 | Резервный источник питания 21W на микросхеме TNY280P (TinySwitch-III). | 8823 | 06.11.2006 | |
| 123 | Ремонт блока питания монитора SAMSUNG SyncMaster 710N | 44 | 1838 | 30.06.2019 |
| 124 | Сетевой адаптер с выходной мощностью 2 Вт на микросхеме LNK362P. | 2918 | 06.11.2006 | |
| 125 | Сетевой стабилизированный импульсный преобразователь напряжения | 3572 | 17.08.2001 | |
| 126 | Схема импульсного блока питания 220V >> 9.2V | 42 | 16187 | 23.10.2014 |
| 127 | Трехканальный источник питания 10.5 W для телевизионной приставки. | 2227 | 06.11.2006 |
cxema.org — Мощный ИИП для питания усилителей
Сетевой блок питания на основе старых добрых железных трансформаторов сегодня уже роскошь, поэтому радиолюбители все чаще и чаще стремятся к импульсным источникам питания. В свою очередь мне тоже был нужен ИИП , как простой и надежный вариант для питания усилителя по схеме ЛАНЗАР.
Недолго думая решил в очередной раз собрать старую и добрую схему на основе высоковольтного полумостового драйвера IR2153.
Усилитель по схеме ланзара при максимальной мощности может обеспечивать до 350 ватт выходной мощности, но запускать усилитель на таких мощностях крайне не советуется. Оптимальный вариант выходной мощности до 280 ватт, этого вполне хватит для полной раскачки современных сабвуферных головок на 1000 ватт, как в моем случае.
Сам блок питания должен обеспечить нужную мощность с учетом КПД усилителя в классе АB (не более 60%) для, следовательно 280-300 ватт (мощность на выходе усилителя) и еще дополнительных 120 ватт, которые идут на тепловые потери, итого — 400-420 ватт. Типичная схема на IR2153 вполне может обеспечить 500-800 и даже больше ватт, но разумеется если разогнать блок. А разгон делается подбором электролитов полумоста, использованием более мощных силовых ключей, но нам не нужна высокая мощность, поэтому блок мучить не будем. В нашем случае — максимальная мощность БП до 500 ватт.
Плата от многоуважаемого DTS. Плата хороша тем, что предусмотрены места для предохранителей, довольно удобная и габаритная плата.
В качестве мостового выпрямителя задействовал довольно крутые, но одновременно дорогие диоды MUR860, это высоковольтные супербыстрые диоды на 8Ампер без теплоотвода, с ним можно и до 10-15 Ампер (ИМХО), со своей задачей справлялись на ура. Блок питания обеспечивает двухполярное 50 вольт для питания ланзара, на счет намоточных параметров — думаю все отлично видно по расчету, поэтому мелочиться не буду.
Магнитопроводов два, обе обмотки растянуты по всему кольцу, изоляция тряпочной изолентой.
В фильтре использовал 6 электролитов по 1000 мкФ (3 электролита в плече) с расчетным напряжением 63Вольт, но лучше кондеры взять с запасом по напряжению.
На счет работы, как только не мучил этот блок,хотя он не имеет никаких защит, но работает на порядок лучше тех блоков, которые напичканы всевозможные экзотическими защитами, опять же уместно — «ГЕНИАЛЬНО ВСЕ, ЧТО ПРОСТО»
Плата в формате lay
С уважением — АКА КАСЬЯН
Регулируемый мощный импульсный БП на 60 В 40 А
Проект этого очень мощного импульсного источника питания давно ждал своего времени и наконец был воплощен в железе, потому что потребовался регулируемый лабораторный ИП повышенной мощности. Схема на базе линейного регулятора при мощности более 2 кВт была бы невозможна в использовании. По этой причине была выбрана топология прямого преобразователя с двумя ключами, то есть полумостовая схема. Используются IGBT-транзисторы, а роль контроллера возложена на микросхему UC3845.
Схема принципиальная ИБП на 2 кВт
Сетевое напряжение сначала проходит через фильтр помех, а затем выпрямляется и фильтруется с помощью конденсаторов C4. Для уменьшения пускового тока был последовательно подключен переключатель с Re1 и R2. Катушка реле и вентилятора (обычный, от блока питания компьютера) питаются от 12 В, получаемых путем понижения напряжения 17 В от вспомогательного источника. Резистор R1 должен быть выбран как так что напряжение на упомянутой катушке и вентиляторе составляет 12 В. Вспомогательный источник питания был построен на основе м/с TNY267. Резистор R27 реализует защиту от пониженного напряжения этого источника питания — он не запустится при напряжении ниже пика 220 В.
Контроллер UC3845 имеет сигнал 50 кГц на выходе и максимальную скважность 47%. Он питается от стабилитрона, который снижает напряжение питания на 5,6 В (с выходом 11,4 В), а также сдвигает пороги UVLO с 7,9 В (ниже) и 8,5 В (вверху) до соответственно 13,5 и 14,1 В. Следовательно, источник питания начнет работать при напряжении 14,1 В, и не будет ниже 13,5 В, благодаря чему защита IGBT была получена от работы без насыщения. Первоначально это было невозможно, потому что пороги UC3845 были слишком низкими.
Эта схема управляет MOSFET T2, который, в свою очередь, питает управляющий трансформатор Tr2. В результате были получены гальваническая развязка и плавающий контроль. Этот трансформатор, через системы формирования с T3 и T4, управляет IGBT T5 и T6 затворами. Эти транзисторы переключают выпрямленное сетевое напряжение (325 В), питая силовой трансформатор Tr1.
Напряжение от вторичной обмотки этого трансформатора затем выпрямляется с использованием выпрямителя, подключенного в транзитной системе, и сглаживается дросселем L1 и конденсаторами C17. Обратная связь по напряжению подается с выхода на вывод 2 UC3845. Напряжение можно выставить с помощью потенциометра P1. Гальваническая развязка обратной связи не требуется, поскольку контроллер был подключен к вторичной стороне напряжения и изолирован от сети. Обратная связь по току была реализована с использованием трансформатора тока Tr3 и выведена на выход 3 UC3845. Порог ограничения тока можно установить с помощью P2.
Транзисторы T5, T6, диоды D5, D5′, D6, D6′, D7, D7′ и диодный мост обязательно должны быть размещены на радиаторе. Диоды D7, конденсаторы C15 и защитные цепи R22 + D8 + C14 должны быть как можно ближе к IGBT. Светодиод 1 указывает, что устройство включено, светодиод 2 — режим ограничения тока или ошибка. Он будет светиться, когда схема не находится в режиме стабилизации напряжения. В состоянии стабилизации на выходе 1 UC3845 составляет 2,5 В, в остальных случаях около 6 В. LED сигнализация может быть убрана.
Катушки импульсного БП
Выходной трансформатор Tr1 использован от старого источника питания. Коэффициент трансформации находится в диапазоне от 3:2 до 4:3, а его сердечник — ферритовый, без зазора. Если кто-то хочет сам его намотать, используйте сердечник, похожий на сварочный аппарат инвертора или около 6,4 см2 (допустимый диапазон 6-8 см2). Первичная обмотка должна состоять из 20 витков, намотанных 20 проводами диаметром 0,5 мм, а на вторичную обмотку — 14 витков 28 проводами одинакового диаметра. Медные полоски также могут быть использованы. К сожалению, использование одного толстого провода невозможно из-за скин-эффекта.
Управляющий трансформатор Tr2 имеет три обмотки по 16 витков. Они намотаны одновременно (в трех направлениях) тремя скрученными изолированными проводами. Сердечником является EI (может быть EE) без зазора, взятый из блока питания ATX. Этот сердечник имеет поперечное сечение центральной части примерно 80..120 мм2.
Трансформатор тока Tr3 состоит из 1 катушки и 68 витков на тороидальном сердечнике. Вообще размер и количество оборотов не являются критическими. Но для другого коэффициента значение R15 должно быть скорректировано.
Трансформатор вспомогательного источника питания Tr4 был намотан на ферритовый сердечник EE с зазором и диаметром поперечного сечения основы около 16-25 мм2. Он взят от вспомогательного трансформатора инвертора вышеупомянутого источника питания ATX. Направление включения обмоток всех трансформаторов (отмечены точками) должно быть правильным.
Индуктор извлеченный из микроволновой печи можно использовать в качестве дросселя сетевого фильтра. Выходной дроссель L1, как и трансформатор, также от готового ИБП. Он состоит из двух параллельных дросселей 54 мкГн на порошковых сердечниках, и результирующая индуктивность составляет 27 мкГн. Каждый дроссель намотан двумя проводами 1,7 мм.
L1 находится на минусовой стороне, так что катоды диодов могут быть прикреплены к радиатору без изоляции. Максимальный ток источника питания составляет около 2500 Вт, а КПД при полной нагрузке превышает 90%.
Замена деталей ИБП
Здесь использовались транзисторы IGBT типа STGW30NC60W. Они могут быть заменены на IRG4PC40W, IRG4PC50W, IRG4PC50U, STGW30NC60WD или аналогичные с соответствующей мощностью и скоростью работы. Выходные диоды могут быть любого быстрого типа с достаточным рабочим током. Для верхних диодов (D5) средний ток не превышает 20 А, для нижних диодов (D6) — 40 А. Таким образом, верхние диоды могут быть выбраны на половину тока нижних. Верхними могут быть два HFA25PB60 / DSEI30-06A или один DSEI60-06A / STTH6010W / HFA50PA60C. Нижние — два DSEI60-06A / STTH6010W / HFA50PA60C или четыре HFA25PB60 / DSEI30-06A.
Диодный радиатор должен быть рассчитан на мощность рассеивания 60 Вт. Общая мощность тепловыделения на IGBT может достигать 50 Вт. Максимальные потери тепла в мостике составляют около 25 Вт.
Схема подачи электропитания напоминает ту, которая часто используется в сварочных аппаратах. Переключатель S1 обеспечивает аварийное отключение источника питания, поскольку не рекомендуется часто отключать источник питания с помощью переключателя питания (особенно при работе в качестве лабораторного).
Резистивная искусственная нагрузка была применена для тестирования блока питания. Этот обогреватель 220 В 2000 Вт от котла был переделан на мощность 60 В 2000 Вт.
Потребляемая мощность в выключенном состоянии составляет всего около 1 Вт. Выключатель S1 можно не ставить. Источник питания также может быть построен как источник постоянного напряжения. В этом случае было бы хорошо оптимизировать параметры трансформатора Tr1 для максимальной эффективности.
Внимание: конструкция подобного импульсного источника питания не предназначена для начинающих, поскольку большая часть его схемы подключена к сети 220 В. При небрежной конструкции на выходе может появиться сетевое напряжение! Также необходимо использовать подходящий шнур питания. Конденсаторы внутри устройства могут оставаться заряженными даже после выключения его от розетки!
Импульсные источники питания
Введение
Импульсные источники питания(часто сокращенно SMPS) значительно сложнее, чем линейные регулируемые источники питания, описанные в модуле источников питания 2. Основное преимущество этой дополнительной сложности состоит в том, что работа в коммутируемом режиме дает регулируемые источники постоянного тока, которые могут обеспечивать большую мощность. для заданных габаритов, стоимости и веса силового агрегата.
Конструкции с переключением режимов
Используется ряд различных типов дизайна.Если входом является сеть переменного тока (линия), переменный ток выпрямляется и сглаживается накопительным конденсатором перед обработкой тем, что фактически является преобразователем постоянного тока в постоянный, для получения регулируемого выхода постоянного тока на требуемом уровне. Следовательно, SMPS можно использовать как преобразователь переменного тока в постоянный для использования во многих цепях с питанием от сети или как преобразователь постоянного тока в постоянный, повышая или понижая напряжение постоянного тока по мере необходимости, в системах с батарейным питанием.
Блок-схема переключаемого режимаРис. 3.0.1 Типовая блок-схема SMPS
Рис.3.0.1 показывает пример блок-схемы типичного ИИП с входом сети переменного тока (линейным) и регулируемым выходом постоянного тока. Выходное выпрямление и фильтр изолированы от секции высокочастотного переключения высокочастотным трансформатором, а обратная связь по управлению напряжением осуществляется через оптоизолятор. Блок схемы управления типичен для специализированных ИС, содержащих высокочастотный генератор, широтно-импульсную модуляцию, управление напряжением и током и секции отключения выхода.
Независимо от назначения SMPS, общей особенностью (после преобразования переменного тока в постоянный, если требуется) является использование высокочастотной прямоугольной волны для управления электронной схемой переключения питания.Эта схема используется для преобразования источника постоянного тока в высокочастотный сильноточный переменный ток, который различными способами, в зависимости от конструкции схемы, преобразуется в регулируемый выход постоянного тока. Причина этого процесса двойного преобразования заключается в том, что при изменении постоянного тока или частоты сети переменного тока на высокочастотный переменный ток компоненты, такие как трансформаторы, катушки индуктивности и конденсаторы, необходимые для обратного преобразования в стабилизированный источник постоянного тока, могут быть намного меньше и дешевле, чем те, которые необходимы для выполнения той же работы на частоте сети (сети).
Высокочастотный переменный ток, образующийся в процессе преобразования, представляет собой прямоугольную волну, которая обеспечивает средства управления выходным напряжением посредством широтно-импульсной модуляции. Это позволяет регулировать выходную мощность намного эффективнее, чем это возможно при линейно регулируемых источниках питания.
Комбинация прямоугольного генератора и переключателя, используемая в импульсных источниках питания, также может использоваться для преобразования постоянного тока в переменный. Таким образом, метод переключения режимов также может использоваться в качестве «инвертора» для создания источника переменного тока с потенциалом сети от источников постоянного тока, таких как батареи, солнечные панели и т. Д.
Регулирование напряжения
В большинстве импульсных источников питания обычно обеспечивается регулировка как линии (входное напряжение), так и нагрузки (выходное напряжение). Это достигается изменением отношения метки к пространству формы волны генератора перед ее применением к переключателям. Контроль отношения метки к пространству достигается путем сравнения обратной связи по напряжению на выходе источника питания со стабильным опорным напряжением. Используя эту обратную связь для управления отношением метки к пространству генератора, можно управлять рабочим циклом и, следовательно, средним выходом постоянного тока схемы.Таким образом может быть обеспечена защита как от перенапряжения, так и от перегрузки по току.
В тех случаях, когда важно поддерживать электрическую изоляцию от сети, это обеспечивается с помощью трансформатора либо на входе переменного тока, где он также может использоваться для изменения напряжения переменного тока перед выпрямлением, либо между секциями управления источником питания. секции питания и выхода, где, помимо обеспечения изоляции, трансформатор с несколькими вторичными обмотками может выдавать несколько различных выходных напряжений.
Для обеспечения хорошо регулируемого выхода образец выходного напряжения постоянного тока обычно подается обратно в схему управления и сравнивается со стабильным опорным напряжением. Любая возникшая ошибка используется для контроля выходного напряжения. Для поддержания гальванической развязки между входом и выходом обратная связь обычно осуществляется через такое устройство, как оптоизолятор.
ВЧ переключение
Использование высокой частоты для импульсного привода дает несколько преимуществ:
• Трансформатор будет ВЧ-типа, который намного меньше стандартного сетевого трансформатора.
• Частота пульсаций будет намного выше (например, 100 кГц), чем в линейном источнике питания, и поэтому требуется меньшее значение сглаживающего конденсатора.
• Кроме того, использование прямоугольной волны для управления переключающими транзисторами (режим переключения) гарантирует, что они рассеивают гораздо меньше энергии, чем обычный транзистор последовательного стабилизатора. Опять же, это означает, что для заданной выходной мощности можно использовать меньшие и более дешевые транзисторы, чем в линейных источниках питания аналогичного номинала.
• Использование трансформаторов меньшего размера и сглаживающих конденсаторов делает импульсные источники питания более легкими и менее громоздкими.Дополнительная стоимость сложной схемы управления также компенсируется меньшими и, следовательно, более дешевыми трансформаторами и сглаживающими конденсаторами, что делает некоторые конструкции с переключением режимов менее дорогими, чем эквивалентные линейные источники питания.
Хотя линейные источники питания могут обеспечить лучшее регулирование и лучшее подавление пульсаций при низких уровнях мощности, чем источники с импульсным режимом, вышеуказанные преимущества делают SMPS наиболее распространенным выбором для блоков питания в любом оборудовании, где требуется стабилизированный источник питания для доставки средних и больших объемов. власти.
Недостатком использования такой высокочастотной прямоугольной волны в мощной цепи, такой как SMPS, является то, что создается много мощных высокочастотных гармоник, так что без очень эффективного RF-экранирования и фильтрации существует опасность того, что SMPS создаст радиочастотные помехи.
Измерение тока импульсного источника питания— Часть 1: основы
Текущее управление широко используется для импульсных источников питания благодаря своей высокой надежности, простой конструкции компенсации контура и простой и надежной возможности распределения нагрузки.Сигнал считывания тока является важной частью конструкции импульсного источника питания с режимом тока; он используется для регулирования мощности, а также обеспечивает защиту от перегрузки по току. На рисунке 1 показана схема измерения тока для источника питания с понижающим режимом синхронного переключения LTC3855. LTC3855 — это устройство управления в режиме тока с циклическим ограничением тока. Чувствительный резистор R S контролирует ток.
Рисунок 1. Резистор считывания тока импульсного источника питания (R S ).
На рис. 2 показано осциллографическое изображение тока катушки индуктивности для двух случаев: в одном случае с нагрузкой, которую ток катушки индуктивности способен управлять (красная линия), и во втором случае, когда выход закорочен (фиолетовая линия). .
Рис. 2. Ограничение тока LTC3855 с примером обратной связи на шине 1,5 В / 15 А.
Первоначально пиковый ток катушки индуктивности устанавливается выбранным значением индуктивности, временем включения питания, входным и выходным напряжениями цепи и током нагрузки (обозначено цифрой «1» на графике).Когда происходит короткое замыкание, ток в катушке индуктивности быстро возрастает, пока не достигнет предельного значения тока в точке, где R S × I INDUCTOR (IL) равняется максимальному напряжению считывания тока, защищая как устройство, так и схему ниже по потоку ( обозначено цифрой «2» на графике). После этого встроенное ограничение обратного тока (цифра «3» на графике) дополнительно снижает ток индуктора для минимизации теплового напряжения.
Измерение тока также служит другим целям. Это позволяет точно разделить ток в конструкции многофазного источника питания.С малонагруженными силовыми конструкциями его можно использовать для повышения эффективности за счет предотвращения обратного тока (обратные токи — это токи, которые протекают в обратном направлении через индуктор, от выхода к входу, что может быть нежелательным или даже разрушительным в некоторых приложениях). Кроме того, когда многофазное приложение слегка нагружено, измерение тока можно использовать для уменьшения количества необходимых фаз, что увеличивает эффективность схемы. Для нагрузок, которым требуется источник тока, измерение тока может превратить источник питания в источник постоянного тока для таких приложений, как управление светодиодами, зарядка аккумуляторов и управление лазерами.
В части 2 этой серии статей «Где разместить резистор считывания тока» мы рассмотрим, в какую ветвь цепи следует поместить резистор считывания тока и как это влияет на работу.
Программное обеспечение
LTspice
Программное обеспечениеLTspice ® — это мощный, быстрый и бесплатный инструмент для моделирования, захвата схем и просмотра сигналов с усовершенствованиями и моделями для улучшения моделирования импульсных регуляторов.
LTpowerCAD
Инструмент проектирования LTpowerCAD ™ — это полная программа для проектирования источников питания, которая может значительно упростить задачи проектирования источников питания.Он направляет пользователей к решению, выбирает компоненты силового каскада, предоставляет подробную информацию об энергоэффективности, показывает стабильность графика Боде быстрого контура и анализ переходных процессов нагрузки, а также может экспортировать окончательный проект в LTspice для моделирования.
Обзоры мощных блоков питания— интернет-магазины и обзоры на схемы мощных блоков питания на AliExpress
Отличные новости !!! Вы попали в нужное место для мощной схемы питания.К настоящему времени вы уже знаете, что что бы вы ни искали, вы обязательно найдете это на AliExpress. У нас буквально тысячи отличных продуктов во всех товарных категориях. Ищете ли вы товары высокого класса или дешевые и недорогие оптовые закупки, мы гарантируем, что он есть на AliExpress.
Вы найдете официальные магазины торговых марок наряду с небольшими независимыми продавцами со скидками, каждый из которых предлагает быструю доставку и надежные, а также удобные и безопасные способы оплаты, независимо от того, сколько вы решите потратить.
AliExpress никогда не уступит по выбору, качеству и цене. Каждый день вы будете находить новые онлайн-предложения, скидки в магазинах и возможность сэкономить еще больше, собирая купоны. Но вам, возможно, придется действовать быстро, так как эта высокопроизводительная схема источника питания в кратчайшие сроки станет одним из самых востребованных бестселлеров. Подумайте, как вам будут завидовать друзья, когда вы скажете им, что приобрели свой мощный блок питания на AliExpress.Благодаря самым низким ценам в Интернете, дешевым тарифам на доставку и возможности получения на месте вы можете еще больше сэкономить.
Если вы все еще не уверены в мощной схеме питания и думаете о выборе аналогичного товара, AliExpress — отличное место для сравнения цен и продавцов. Мы поможем вам разобраться, стоит ли доплачивать за высококачественную версию или вы получаете столь же выгодную сделку, приобретая более дешевую вещь.И, если вы просто хотите побаловать себя и потратиться на самую дорогую версию, AliExpress всегда позаботится о том, чтобы вы могли получить лучшую цену за свои деньги, даже сообщая вам, когда вам будет лучше дождаться начала рекламной акции. и ожидаемая экономия.AliExpress гордится тем, что у вас всегда есть осознанный выбор при покупке в одном из сотен магазинов и продавцов на нашей платформе. Реальные покупатели оценивают качество обслуживания, цену и качество каждого магазина и продавца.Кроме того, вы можете узнать рейтинги магазина или отдельных продавцов, а также сравнить цены, доставку и скидки на один и тот же продукт, прочитав комментарии и отзывы, оставленные пользователями. Каждая покупка имеет звездный рейтинг и часто имеет комментарии, оставленные предыдущими клиентами, описывающими их опыт транзакций, поэтому вы можете покупать с уверенностью каждый раз. Короче говоря, вам не нужно верить нам на слово — просто слушайте миллионы наших довольных клиентов.
А если вы новичок на AliExpress, мы откроем вам секрет.Непосредственно перед тем, как вы нажмете «купить сейчас» в процессе транзакции, найдите время, чтобы проверить купоны — и вы сэкономите еще больше. Вы можете найти купоны магазина, купоны AliExpress или собирать купоны каждый день, играя в игры в приложении AliExpress. Вместе с бесплатной доставкой, которую предлагают большинство продавцов на нашем сайте, мы думаем, вы согласитесь, что вы получите мощный источник питания по самой выгодной цене.
У нас всегда есть новейшие технологии, новейшие тенденции и самые обсуждаемые лейблы.На AliExpress отличное качество, цена и сервис всегда в стандартной комплектации. Начните самый лучший шоппинг прямо здесь.
PPT — Презентация PowerPoint по импульсному источнику питания, скачать бесплатно
Импульсный источник питания Team 22 Тони Лин Син-Ченг Яо Т.А.: Чад Карлсон ECE 445, осень 2004 12.01.2004
Импульсный источник питания • Преобразование переменного напряжения в постоянное • Интеллектуальный регулятор • Важнейший компонент во многих электронных устройствах, таких как компьютер и его периферия
Преимущества SPS • Высокая эффективность и меньшее тепловыделение • Более жесткое регулирование • Меньший размер и вес
Блок-схема
Схема
Конечный дисплей
Вход переменного тока • Вход переменного тока — это просто коммерческий источник питания переменного тока, к входу нашего устройства подключается вилка пользователям просто подключить наш продукт к розеткам на стене.
Мостовой выпрямитель
Некорректированный и выпрямленный сигнал
Фильтр и отфильтрованный сигнал
Обратный преобразователь Vout / N = -D)
Трансформатор • Геометрия сердечника: EE • Модель сердечника: EE 25/18 • N1: N2: N3 = 108: 12: 18
Регулировка коэффициента заполнения • Коэффициент заполнения соответствует включенному -время переключения nMOS
Два случая, которые вызывают изменение обязанности • При изменении входного напряжения • При изменении нагрузки
Случай 1: Когда входное напряжение изменяется при постоянной нагрузке при 10 Ом
Случай 2: Когда нагрузка изменяется при постоянном входном напряжении 110 В
Выходной фильтр
Нагрузка Электронная нагрузка
Оптический соединитель
ШИМ и обратная связь
ШИМ-управление переключателем nMOS • ШИМ регулирует время включения или время проводимости переключающего транзистора.• По мере увеличения ширины импульса переключающий транзистор остается включенным дольше, и на переключающий трансформатор подается больше энергии. Это приводит к увеличению выходного постоянного тока.
Процесс проектирования
Процесс проектирования
Процесс проектирования
Измерения рабочих характеристик
КПД
Потеря мощности • Три части цепей, которые способствуют наибольшему рассеиванию мощности
Мостовой выпрямитель • Обратные диоды в мостовом выпрямителе потребляют мощность • Мощность рассеивание 4.7 Вт при максимальном токе, указанном в спецификации • Преобразователь ~ 1,5 Вт для нашей схемы
Трансформатор • Потери в сердечнике в трансформаторе • Потери на гистерезис и потери на вихревые токи • Трансформатор = P0 fa Bb
Коммутатор nMOS • Потери проводимости • Потери переключения • Потери при переключении = f Voff Ion (тонна + toff) / 6 • Потери при переключении P ~ 2 Вт для нашей схемы
Проблемы и успех • Проблема с заземлением • Регулируемый выход и эффективность, близкая к предполагаемой
Рекомендации • Найдите другой nMOS-переключатель с меньшим рассеиванием мощности • Используйте «сердечники» для трансформатора • Двойные предохранители на входном конце для лучшей защиты цепей
Ссылки • Элементы питания Electronics, Kerin • Техническое описание Phillips UC3842 • Общие сведения о импульсных источниках питания, технические советы Sencore • Импульсные регуляторы, WebEE.
